(57)【要約】【課題】新たな電源回路を追加することなく、小さな回路規模によってノイズに依る通信エラーや時間遅れをなくし、出力端子がショートされたときにおいても主電流出力に影響を与えない電流制限機能を有する電圧出力回路を有する伝送器システムを提供する。【解決手段】複数のセンサによって検出された複数の物理量を電気信号に変換し、該電気信号が伝送線を介して負荷に伝送される電流出力回路を有する伝送器システムにおいて、前記電流出力回路に適した電源電圧を出力する電源回路に接続されアナログ電圧信号に変換され選択された前記電気信号を電流信号に変換して出力する電圧／電流出力回路を形成する主電流出力回路と、前記電源回路から電力が供給され前記主電流出力回路に並列に接続されアナログ電圧信号に変換され選択されなかった少なくとも１つの前記電気信号を電圧出力に変換して出力する第２出力用の電圧出力回路とを有する。【選択図】図１
2007323450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサによって検出された複数の物理量を電気信号に変換し、該電気信号が伝送線を介して負荷に伝送される電流出力回路を有する伝送器システムにおいて、前記電流出力回路に適した電源電圧を出力する電源回路に接続されアナログ電圧信号に変換され選択された前記電気信号を電流信号に変換して出力する電圧電流出力回路を形成する主電流出力回路と、前記電源回路から電力が供給され前記主電流出力回路に並列に接続されアナログ電圧信号に変換され選択されなかった少なくとも１つの前記電気信号を電圧出力に変換して出力する第２出力用の電圧出力回路とを有することを特徴とする伝送器システム。
【請求項２】
複数のセンサによって検出された複数の物理量を電気信号に変換し、該電気信号が伝送線を介して負荷に伝送される電流出力回路を有する伝送器システムにおいて、前記電流出力回路に適した電源電圧を出力する電源回路に接続されアナログ電圧信号に変換され選択された前記電気信号を電流信号に変換して出力する電圧／電流出力回路を形成する主電流出力回路と、前記電源回路から電力が供給され前記主電流出力回路に並列に接続されアナログ電圧信号に変換され選択されなかった少なくとも１つの前記電気信号を電圧出力に変換して出力する第２出力用の電圧出力回路と、前記電源回路から電力が供給され前記主電流出力回路に並列に接続されアナログ電圧信号に変換され選択されなかった少なくとも１つの前記電気信号を電流信号に変換して出力する第２出力用の電圧／電流変換回路と、前記第２出力用の電圧出力回路と第２出力用の電圧／電流変換回路とを切り替える切り換え手段とを有することを特徴とする伝送器システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記主電流出力回路は、前記複数の電気信号を選択するマルチプレクサと、前記電気信号を増幅するプログラマブルゲインアンプと、前記電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記電気信号をパルス幅変調出力する１チップマイコンと、前記パルス幅変調出力を平滑にしてアナログ電圧信号を得る平滑回路と、前記アナログ電圧信号をＤＣ４〜２０ｍＡの電流信号に変換して出力する演算増幅器と、前記電流信号を出力する出力トランジスタとを有することを特徴とする伝送器システム。
【請求項４】
請求項２において、前記第２出力用の電圧出力回路は、前記パルス幅変調出力を平滑にしてアナログ電圧信号を得る平滑回路と、前記アナログ電圧信号をＤＣ１〜５Ｖの電圧信号に変換して出力する演算増幅器と、該演算増幅器の電源端子に接続され負荷短絡時に前記演算増幅器の電源電圧を低下させて電流制限を行う電流制限抵抗器とを有することを特徴とする伝送器システム。
【請求項５】
請求項２において、前記第２出力用の電圧／電流変換回路は、前記パルス幅変調出力を平滑にしてアナログ電圧信号を出力する平滑回路と、前記アナログ電圧信号をＤＣ４〜２０ｍＡの電流信号に変換して出力する演算増幅器と、前記電流信号を出力する出力トランジスタとを有することを特徴とする伝送器システム。
【請求項６】
請求項４において、前記第２出力用の電圧／電流変換回路は、前記アナログ電圧信号をＤＣ４〜２０ｍＡの電流信号に変換して出力する演算増幅器と、前記電流信号を出力する出力トランジスタとを有することを特徴とする伝送器システム。
【請求項７】
請求項５において、前記第２出力用の電圧出力回路は、前記アナログ電圧信号をＤＣ１〜５Ｖの電圧信号に変換して出力する演算増幅器と、該演算増幅器の電源端子に接続され負荷短絡時に前記演算増幅器の電源電圧を低下させて電流制限を行う電流制限抵抗器とを有することを特徴とする伝送器システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、前記ＤＣ４〜２０ｍＡの電流信号は、２線式出力を生成するデジタルアナログ変換部を有する２線式伝送器であることを特徴とする伝送器システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、前記物理量が、差圧、圧力、温度及び流量に関するプロセス量であり、該プロセス量を検出する前記センサを有することを特徴とする伝送器システム。
【請求項１０】
請求項２〜６のいずれかにおいて、前記１チップマイコンに複数のタイマー機能が内蔵され、該タイマーを利用してパルス幅変調出力変換することにより、複数のプロセス量をＤ／Ａ変換してアナログ電圧値とし、該アナログ電圧値を前記主電流出力回路、第２出力用の電圧出力回路及び第２出力用の電圧／電流変換回路に入力することを特徴とする伝送器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差圧、圧力、温度、流量などの複数のプロセス量を計測し電気信号に変換して、ＤＣ４〜２０ｍＡの統一信号として伝送する新規な伝送器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、特許文献１で知られている複合伝送器の信号出力の形態を示す伝送器システム全体の構成図である。特許文献１には、複合伝送器のＤＣ４〜２０ｍＡの主出力信号に、他のプロセス量のデジタル信号を重畳させ専用の信号変換器で、デジタル信号をアナログ信号に変換し、アナログ出力信号を複数個取り出すシステムが示されている。この例の場合、ＤＣ４〜２０ｍＡの主出力信号線にデジタル信号を重畳させるため、信号ケーブルは一対で済むという利点があるが、一般の計装用電源では機能を実現できず専用の変換器を必要とした。また、デジタル通信信号を受信しＤ／Ａ変換して再発信するシステムであったため、ノイズに依る通信エラーや時間遅れなどが指摘されている。
【０００３】
図７はこれらの問題を解決するため特許文献２で提案されている伝送器システム全体の構成図であり、１つの伝送器内に複数の補助電流出力回路を備えたものである。信号ケーブルは、出力数に応じて敷設しなければならないが、一般の計装用電源でプロセス量と１対１に対応するＤＣ４〜２０ｍＡの出力信号が得られる。しかし、この図７の例では、補助電流出力回路にはそれぞれ独立の電源回路を有しており、回路規模が大きいという難点があった。
【０００４】
そして、特許文献１及び２いずれの方式も複数の電流出力とするもので、計装用電源を必要とするものであった。ＤＣ４〜２０ｍＡの信号は、信号エネルギーが大きいため、ノイズに強いとされているが、極近距離の計装配線においては、ＤＣ１〜５Ｖの電圧信号でも十分である。例えば、現場設置の計装盤内において伝送器の補助出力を指示計に出力する場合においては、電圧出力形であればそのまま接続可能である。しかしながら、従来方式では、このような場合においても計装用電源が必要であり、機器の費用及び配線費用が加算されることになる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２９６２８８号公報
【特許文献２】特開２００５−２７５４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、新たな電源回路を追加することなく、小さな回路規模によってノイズに依る通信エラーや時間遅れをなくし、出力端子がショートされたときにおいても主電流出力に影響を与えない電流制限機能を有する電圧出力回路を有する伝送器システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数のセンサによって検出された複数の物理量を電気信号に変換し、該電気信号が伝送線を介して負荷に伝送される電流出力回路を有する伝送器システムにおいて、前記電流出力回路に適した電源電圧を出力する電源回路に接続されアナログ電圧信号に変換され選択された前記電気信号を電流信号に変換して出力する電圧／電流出力回路を形成する主電流出力回路と、前記電源回路から電力が供給され前記主電流出力回路に並列に接続されアナログ電圧信号に変換され選択されなかった少なくとも１つの前記電気信号を電圧出力に変換して出力する第２出力用の電圧出力回路とを有することを特徴とする。
【０００８】
又、本発明は、複数のセンサによって検出された複数の物理量を電気信号に変換し、該電気信号が伝送線を介して負荷に伝送される電流出力回路を有する伝送器システムにおいて、前記電流出力回路に適した電源電圧を出力する電源回路に接続されアナログ電圧信号に変換され選択された前記電気信号を電流信号に変換して出力する電圧／電流出力回路を形成する主電流出力回路と、前記電源回路から電力が供給され前記主電流出力回路に並列に接続されアナログ電圧信号に変換され選択されなかった少なくとも１つの前記電気信号を電圧出力に変換して出力する第２出力用の電圧出力回路と、前記電源回路から電力が供給され前記主電流出力回路に並列に接続されアナログ電圧信号に変換され選択されなかった少なくとも１つの前記電気信号を電流信号に変換して出力する第２出力用の電圧／電流変換回路と、前記第２出力用の電圧出力回路と第２出力用の電圧／電流変換回路とを切り替える切り換え手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
前記主電流出力回路は、前記複数の電気信号を選択するマルチプレクサと、前記電気信号を増幅するプログラマブルゲインアンプと、前記電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記電気信号をパルス幅変調出力する１チップマイコンと、前記パルス幅変調出力を平滑にしてアナログ電圧信号を得る平滑回路と、前記アナログ電圧信号をＤＣ４〜２０ｍＡの電流信号に変換して出力する演算増幅器と、前記電流信号を出力する出力トランジスタとを有することが好ましい。
【００１０】
前記第２出力用の電圧出力回路は、前記パルス幅変調出力を平滑にしてアナログ電圧信号を得る平滑回路と、前記アナログ電圧信号をＤＣ１〜５Ｖの電圧信号に変換して出力する演算増幅器と、該演算増幅器の電源端子に接続され負荷短絡時に前記演算増幅器の電源電圧を低下させて電流制限を行う電流制限抵抗器とを有することが好ましい。
【００１１】
前記第２出力用の電圧／電流変換回路は、前記パルス幅変調出力を平滑にしてアナログ電圧信号を出力する平滑回路と、前記アナログ電圧信号をＤＣ４〜２０ｍＡの電流信号に変換して出力する演算増幅器と、前記電流信号を出力する出力トランジスタとを有することが好ましい。
【００１２】
前記第２出力用の電圧／電流変換回路と第２出力用の電圧出力回路とは、いずれかの一方の回路に前記平滑回路を有することが好ましい。
【００１３】
前記ＤＣ４〜２０ｍＡの電流信号は、２線式出力を生成するデジタルアナログ変換部を有する２線式伝送器であること、前記物理量が、差圧、圧力、温度及び流量に関するプロセス量であり、該プロセス量を検出する前記センサを有することが好ましい。
【００１４】
前記１チップマイコンに複数のタイマー機能が内蔵され、該タイマーを利用してパルス幅変調出力変換することにより、複数のプロセス量をＤ／Ａ変換してアナログ電圧値とし、該アナログ電圧値を前記主電流出力回路、第２出力用の電圧出力回路及び第２出力用の電圧／電流変換回路に入力することが好ましい。
【００１５】
以上のように、本発明は、複数の電圧出力形補助出力回路を設けることにより、差圧、圧力、温度信号を独立して出力できるようにしたものである。従来、通信経路で複合信号を伝送して、変換器側で、差圧、圧力、温度などの各信号に変換していたため、応答遅れや、ノイズ影響による通信障害、更に、補助電流出力回路を持つものもあったが、電流出力するためのループ電源が必要であった。これに対して、電圧出力であれば、ループ電源が不要で、補助出力を取り出すことができる。
【００１６】
又、本発明は、主回路の電源と、追加する電圧出力回路の演算増幅器の電源端子との間に、電流制限抵抗器を挿入することにより、出力端子ショート時に演算増幅器の電源電圧を低下させて電流制限を行うことができる。
【００１７】
本伝送器システムにおいて、主電流出力の他に補助電圧出力を加えるには、マイクロプロセッサの補助出力の結果をＤ／Ａ変換し、その出力を演算増幅器で電圧出力すれば良い。しかし、電圧出力形おいては、出力端子の短絡を考慮しなければならない。演算増幅器は一般に出力端子の短絡保護機能が搭載されているが、この機能は演算増幅器自身を短絡時の発熱から保護するための自衛機能で、一般に数ｍＡ〜数十ｍＡの電流値で機能するようになっている。したがって、特に電流制限機能を設けないで演算増幅器を補助電圧出力回路に使用した場合、出力端子の短絡時には、最低でも数ｍＡの短絡電流が流れるので、主電流出力回路の信号電流ＤＣ４〜２０ｍＡに影響を与える可能性がある。
【００１８】
電圧出力回路において電流制限をかける場合、簡単には、出力端子に抵抗器を挿入することで実現可能である。例えば、出力端子に１０ｋΩの抵抗器を挿入した場合、５Ｖ出力時に短絡すると、短絡電流は５００μＡとなり、主回路の消費電流に対して許容されれば使用可能である。しかし、受信計器の入力インピーダンスは通常５００ｋΩであるため、約２％の誤差となるため、実用にならない。
【００１９】
本発明は、電圧出力回路の出力インピーダンスを小さく保ったまま、微小電流領域における電流制限回路を構成するため、演算増幅器の電源端子に抵抗器を挿入する構成とした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、新たな電源回路を追加することなく、小さな回路規模によってノイズに依る通信エラーや時間遅れをなくし、出力端子がショートされたときにおいても主電流出力に影響を与えない電流制限機能を有する電圧出力回路を有する伝送器システムを得るこができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体的な実施例によって詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の２線式複合伝送器を用いた伝送器システム全体の回路構成図である。図１に示すように、本発明の主電流出力回路２０は、次の構成を有する。第１センサ１が差圧センサ、第２センサ２が圧力センサ、第３センサ３が温度センサを各々示し、各センサによって検出された物理量が電気信号に変換される。マルチプレクサ（ＭＰＸ）４により第１〜第３センサ１、２、３が選択される。プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）５で、選択された第１〜第３センサ１、２、３の出力信号に適した増幅率に設定し増幅する。Ａ／Ｄ変換回路６で、第１〜第３センサ１、２、３のアナログ信号をデジタル信号に変換する。１チップマイコン７は、電気信号をパルス幅変調出力する演算機能の他、Ａ／Ｄ制御、メモリ、通信処理、タイマー機能などを有し、温度影響補正、レンジ処理などの信号処理を行う。電源回路８で、各回路に適した電源電圧を出力する。ここでは、１出力となっているが、アナログ系、デジタル系を最適化するため２出力としても良く、必要な場合、基準電圧源も有する。平滑回路９で、１チップマイコン７のＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）出力（パルス幅変調出力）を平滑にしてアナログ電圧信号を得る。１チップマイコン７のＰＷＭ出力と合わせてＤ／Ａ変換回路（デジタル信号をアナログ信号に変換する変換回路）を構成するものであるが、単独のＤ／Ａ変換回路でも良い。電圧／電流変換回路の演算増幅器１０と、電流出力用の出力トランジスタ１１とで、平滑回路９で得られたアナログ電圧信号に変換された各センサからの電気信号を、ＤＣ４〜２０ｍＡの電流信号に変換して出力する。更に、本システムには、外部回路として計装用電源１２、負荷抵抗１３を有する。図中の２重マルは出力端子である。
【００２３】
尚、インテリジェントタイプにおける通信機能は、演算増幅器１０の入力端子に送信信号を重畳させ、電源回路の入り口から受信信号を抽出する回路に導くことにより可能であるが、この図では除いてある。
【００２４】
図１においては、第２出力用の電圧出力回路３０は１つであるが、前述のセンサの数と同じ数の第２出力用の電圧出力回路を設けることができ、これらの第２出力用の電圧出力回路は第２出力用の電圧出力回路３０を全く同じ電圧出力回路を電源回路８から電源が供給され主電流出力回路２０に並列に第３出力用、第４出力用の電圧出力回路を形成することができる。
【００２５】
次に、本発明の第２出力用の電圧出力回路構成３０を説明する。第２出力用の平滑回路１０９は、第２出力信号のＤ／Ａ変換を行う。本実施例の１チップマイコン７は、複数個のタイマーを有しているため、部品の追加なしで、第２のＰＷＭ出力を得ることができる。そのため、簡単な平滑回路１０９を追加するだけで第２出力のアナログ電圧信号を得ることができる。演算増幅器１１０は第２出力用の電圧出力回路である。電流制限用抵抗器２００は、主回路の電源回路と演算増幅器１１０の電源端子との間に挿入され、第２の電圧出力回路の出力端子１２０、１２１を有する。図中の２重丸は出力端子である。
【００２６】
図２は、本発明の伝送器システムにおける第２出力用の電圧出力回路の動作を説明するための図である。動作は、主回路の電源回路８から電源供給を受け、出力端子ショート時に電流制限が働き、第１出力に影響を及ぼさない第２出力用の電圧出力回路を構成することができる。
【００２７】
なお、電圧出力端子ショート時の消費電流は、供給電源電圧Ｖｓと電流制限抵抗器２００により決まり、さらに小さくすることも可能である。例えば、供給電源電圧Ｖｓを６Ｖとして、電流制限抵抗器２００を３０ｋΩとすれば、２００μＡ以下にすることができる。
【００２８】
ここで、使用する演算増幅器１１０は、低消費電流タイプのものを使用し、数１０μＡ程度で動作可能であり、例えば、２０μＡとする。そして、電流制限抵抗器２００を１０ｋΩ、回路への供給電源電圧Ｖｓを５．５Ｖとすると、電流制限抵抗器２００の電圧降下は０．２Ｖとなり、演算増幅器１１０の電源電圧は、５．３Ｖとなる。ここで使用する演算増幅器１１０を、入出力信号電圧範囲がほぼ電源電圧範囲まで追従可能な、いわゆるＲａｉｌ-ｔｏ-Ｒａｉｌタイプのものとすると、演算増幅器１１０は、約５．３Ｖまで出力可能である。
【００２９】
ここで、演算増幅器１１０の出力を５Ｖ、負荷抵抗１３を５００ｋΩとした場合、負荷抵抗１３に流れる電流は１０μＡとなる。そして、負荷電流とほぼ同じ電流が演算増幅器１１０の消費電流の増加となり、約３０μＡとなる。すると、電流制限抵抗器２００の電圧降下は、０．３Ｖとなり、演算増幅器の電源電圧は５．２Ｖとなるため、５Ｖを出力することは可能である。
【００３０】
次に、この状態で負荷抵抗１３を１００ｋΩとすると、負荷抵抗１３に流れる電流は５０μＡ、演算増幅器１１０の消費電流は約７０μＡとなる。すると、電流制限抵抗器２００の電圧降下は約０．７Ｖとなり、演算増幅器１１０の電源電圧は４．８Ｖとなり出力電圧５Ｖより小さくなり不合理を生ずる。したがって、この場合、出力電圧は演算増幅器１１０の電源電圧で制限され、５Ｖ以下の電圧とならなければならない。そして、負荷抵抗１３に流れる電流も５０μＡよりも小さくなる。このようにして、徐々に電流制限が働く。そして、最も極端な場合として、負荷抵抗１３が０Ωつまり出力端子がショートした場合、消費電流の最大値は、電流制限抵抗２００で制限され、５．５Ｖ／１０ｋΩ＝５５０μＡよりも大きくなることはない。
【００３１】
表１は、図２に示す本発明の第２出力用の電圧出力回路を用いた負荷抵抗を変化させて消費電流を測定した実験結果を示すものである。表１に示すように、第２出力用の電圧出力回路として、負荷抵抗５００ｋΩまで正常動作し、出力端子ショート時の消費電流３５９μＡという特性のものを得ることができた。
【００３２】
【表１】
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図３は、表１の負荷抵抗と、出力電圧及び演算増幅器の電源電流との関係を示す線図である。図２の回路で、電流制限抵抗２００を１０ｋΩ、演算増幅器１１０として消費電流Ｔｙｐ．値で２０μＡのものを使用し、供給電源電圧Ｖｓを５．５Ｖ、入力電圧Ｖｉを５Ｖとし、負荷抵抗を変化させて消費電流を測定したものである。負荷抵抗５００ｋΩまでは、誤差を生じないで出力可能で、負荷抵抗０Ωつまり出力端子ショート時には、消費電流３５９μＡで制限された。
【００３３】
以上のように、本実施例によれば、２線式伝送器の回路に電圧出力換回路を付加するだけで、容易に追加の電圧出力回路を構成できるという利点がある。又、２線式伝送器の信号処理には、ワンチップマイコンが使用される。そして、汎用のワンチップマイコン７には、複数のタイマー機能が内蔵されているので、このタイマーを利用してＰＷＭ変換することにより、他のプロセス量を容易にＤ／Ａ変換して電圧値とすることができる。この電圧値となった他のプロセス量を、前述の電圧出力換回路に入力することにより、複数の電圧出力回路を持つ伝送器とすることができる。
【００３４】
本実施例によれば、新たな電源回路を追加することなく、小さな回路規模によってノイズに依る通信エラーや時間遅れをなくし、出力端子がショートされたときにおいても主電流出力に影響を与えない電流制限機能を有する電圧出力回路を有する伝送器システムを得ることができる。
【実施例２】
【００３５】
図４は、本発明の伝送器システム全体の回路構成図である。本実施例は、第２出力用の電圧出力回路と、電源回路８から電力が供給され主電流出力回路に並列に接続されアナログ電圧信号に変換され選択されなかった少なくとも１つの電気信号を電流信号に変換して出力する第２出力用の電圧／電流変換回路と、第２出力用の電圧出力回路と第２出力用の電圧／電流変換回路とを切り替える切り換え手段１２２とを有する伝送器システムである。図４に示すように、本発明の主電流出力回路２０及び第２出力用の電圧出力回路３０は、実施例１と全く同様であり、そして実施例１の伝送器システムに第２出力用の電圧／電流変換回路４０を加えて、第２出力用の電圧出力回路３０と切り換え手段１２２によって切り替えて使用するものである。
【００３６】
本発明の第２出力用の電圧／電流変換回路４０は、主電流出力回路２０に並列に電源回路８から電源が供給され少なくとも１つの電流出力回路を形成する。以下、その第２出力用の電圧／電流変換回路４０の構成について説明する。第２出力用の平滑回路２（１０９）で、第２出力信号のＤ／Ａ変換を行う。１チップマイコン７は、複数個のタイマーを有しており、部品の追加なしで、第２のＰＷＭ出力を得ることができる。そのため、簡単な平滑回路２（１０９）を追加するだけで第２出力のアナログ電圧信号を得ることができる。平滑回路２（１０９）は第２出力用の電圧出力回路３０と第２出力用の電圧／電流変換回路４０と共用される。電源は、電源回路８を通して供給される。
【００３７】
本システムには、第２出力用の電圧／電流出力回路４０の演算増幅器１１０、第２出力回路の出力トランジスタ１１１を有し、外部回路として第２出力用の計装電源１１２、負荷抵抗１１３を有する。
【００３８】
図４においては、第２出力用の電圧出力回路３０と第２出力用の電圧／電流変換回路４０とは１つであるが、前述のセンサの数に応じて設けることができ、これらの第２出力用の電圧出力回路３０と第２出力用の電圧／電流変換回路４０とを全く同じように電源回路８から電源が供給され主電流出力回路２０に並列に第３出力用、第４出力用の電圧出力回路と電圧／電流変換回路を形成することができる。
【００３９】
図５は、第２出力用の電圧／電流変換回路の消費電流を説明するための回路構成図である。図５において、第２出力用の電圧／電流変換回路への供給電源電流は、演算増幅器１１０への供給電流Ｉｓである。演算増幅器１１０に供給された電流Ｉｓは、演算増幅器１１０自身の動作電流Ｉｓｓ、出力トランジスタを駆動するための出力電流Ｉｏ、そして入力バイアス電流Ｉｂ＋、Ｉｂ−に分流される。演算増幅器１１０自身の動作電流は、演算増幅器１１０のマイナス電源端子から主回路の電源マイナスに戻る。
【００４０】
出力電流Ｉｏは、出力トランジスタ１１１のベース電流として流れ、エミッタから出てエミッタ抵抗Ｒｅを経由して、主回路電源マイナスに戻る。そして、入力バイアス電流のうちＩｂ−は、入力マイナス端子から出て、主回路電源マイナスに戻る。入力バイアス電流Ｉｂ＋は、入力抵抗Ｒｓに流れ込むものＩｂ＋１と、帰還抵抗Ｒｆに流れ込むものＩｂ＋２に分流するが、Ｒｓに流れ込む電流Ｉｂ＋１は平滑回路を経由して主回路電源マイナスに戻り、Ｒｆに流れ込む電流Ｉｂ＋２は出力電流検出抵抗Ｒｏを経由して主回路電源マイナスに戻る。以上のようにして、演算増幅器１１０への供給電流は、図中の点線のように、すべて主回路電源マイナスに戻り、電流の収支バランスがとられる。
【００４１】
したがって、第２出力用の電圧／電流変換回路４０を設けた場合、演算増幅器１１０への電源電流が増加するだけで、主電流出力回路２０の出力電流値へ影響を与えることはない。そして、第２出力用の電圧／電流変換回路４０の消費電流は、高々１００μＡで構成することができるので、従来形の回路に容易に回路を追加して、複数の電流出力回路を有する伝送器を構成することができる。
【００４２】
本実施例においては、従来の２線式伝送器の回路に第２出力用の電圧／電流変換回路４０を付加するだけで、容易に追加の電流出力回路を構成できるという利点がある。又、２線式伝送器の信号処理には、ワンチップマイコン７が使用され、汎用のワンチップマイコン７には、複数のタイマー機能が内蔵されているので、このタイマーを利用してＰＷＭ変換することにより、他のプロセス量を容易にＤ／Ａ変換してアナログ電圧値とすることができる。このアナログ電圧値となった他のプロセス量を、第２出力用の電圧／電流変換回路に入力することにより、複数の電流出力回路を持つ伝送器とすることができる。
【００４３】
ここで、主電流出力回路２０における電圧／電流変換回路の消費電流は、使用する演算増幅器１０の消費電流と出力トランジスタ１１を駆動するためのベース電流である。演算増幅器１０については、低消費電流タイプのものが使用され、例えば、５０μＡとする。
【００４４】
また、電流出力トランジスタ１１のベース電流は、使用するトランジスタの電流増幅率に依存するが、電流出力トランジスタはダーリントンタイプあるいはハイβ（高電流増幅率）タイプのものが使用され、電流増幅率は１,０００以上である。すると、出力電流２０ｍＡのときのベース電流は、２０μＡとなる。ただし、出力端子に電源が接続されない場合、出力回路にループ電流は流れないが、第２出力用の電圧／電流変換回路４０の演算増幅器１１０は、フィードバック制御の安定点まで電流を流そうとする動作をするため、出力端子の電圧は最大値まで振り切れる。このとき、ベース電流は最大値となり、出力トランジスタのベース抵抗とＶｂｅそして演算増幅器の最大出力電圧で決まる電流が流れる。例えば、演算増幅器の電源電圧が５Ｖ、最大出力電圧が４．５Ｖ、出力トランジスタの電流増幅率が１,０００、Ｖｂｅが０．７Ｖのとき、ベース抵抗は１９０ｋΩ以下であれば最大出力電流２０ｍＡを駆動できる。余裕をみて１００ｋΩとした場合、出力端子開放時のベース電流は、３８μＡとなる。したがって、演算増幅器の動作電流５０μＡと合わせて、８８μＡの消費電流となる。以上のようにして、第２出力用の電圧／電流変換回路の消費電流は１００μＡ程度で設計することができる。
【００４５】
本実施例においても、新たな電源回路を追加することなく、主電流出力回路２０に、第２出力用の電圧出力回路３０と第２出力用の電圧／電流変換回路４０とを加えて、切り換え手段１２２によって切り替えて使用することにより、小さな回路規模によってノイズに依る通信エラーや時間遅れをなくし、又、出力端子がショートされたときにおいても主電流出力に影響を与えない電流制限機能を有する電圧出力回路あるいは、出力端子がオープンになったときにおいても主電流出力に影響を与えない電流出力回路を有する伝送器システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の伝送器システム全体の回路構成図である。
【図２】本発明の伝送器システムにおける電圧出力回路の動作を説明する図である。
【図３】図２の電圧出力回路を有する伝送器システムの負荷抵抗と、出力電圧及び演算増幅器の電源電流との関係を示す線図である。
【図４】本発明の伝送器システム全体の回路構成図である。
【図５】本発明の電圧／電流変換回路の消費電流を説明する回路構成図である。
【図６】従来の伝送器システム全体の構成図である。
【図７】従来の伝送器システム全体の回路構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…第１センサ、２…第２センサ、３…第３センサ、４…マルチプレクサ（ＭＰＸ）、５…プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）、６…Ａ／Ｄ変換回路、７…１チップマイコン、８…電源回路、９…平滑回路１、１０,１１０…演算増幅器、１１…出力トランジスタ、１２…計装用電源、１３…負荷抵抗、２０…主電流出力回路、３０…第２出力用の電圧出力回路、４０…第２出力用の電圧／電流変換回路、１０９…平滑回路２、２００…電流制限抵抗器、１２０、１２１…電圧出力の出力端子、１２２…切り換え手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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